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概述' `6 f- S1 A7 ^) b' F
SM4是一种分组密码,其分组长度为128位,密钥长度为128位。该算法采用非线性迭代结构,每轮迭代包括四个基本运算:S-盒替换、行位移、列混淆和轮密钥加。SM4算法具有高的安全性和效率,适用于各种加密应用,如数据加密、通信加密等。
' q$ ]1 W# u$ X$ b8 w4 r0 [SM4算法特点和原理
6 {* ]6 @/ B0 b* W' ^特点
, S, O2 X9 t" L! {$ x6 `分组长度为128位,密钥长度为128位。
" G/ s8 x( n5 E2 h. t( Y& }采用非线性迭代结构,每轮迭代包括四个基本运算:S-盒替换、行位移、列混淆和轮密钥加。* ~# f E+ |/ C5 U! R9 X
具有高的安全性和效率。
+ d9 b6 I( Q8 s1 E/ ]! z适用于各种加密应用,如数据加密、通信加密等。' ^8 @- _+ C1 D0 e, a
原理
( `, D+ d% V% @: L0 P- S0 t4 z" s- qSM4算法采用分组加密的方式,将明文分成若干个128位的分组,对每个分组进行加密。加密算法采用非线性迭代结构,每轮迭代包括四个基本运算:S-盒替换、行位移、列混淆和轮密钥加。具体步骤如下:8 Z- e& W9 T9 q7 k& X4 J% U
将明文分组和初始轮密钥进行异或运算。& X" B5 ?7 a' c7 u
进行S-盒替换运算,将每个字节替换成S-盒中对应的值。
" x5 M; g) ?2 o3 V进行行位移运算,将矩阵中的每一行向左循环移位一定的位数。- [( z4 C0 c( g$ Z) Z, r1 E7 Z
进行列混淆运算,将矩阵中的每一列进行混淆。0 y* c5 U9 Z, _' H
将中间结果与下一轮密钥进行异或运算。/ h2 i7 N' Z$ i' m9 K- w7 R
重复步骤2-5共31轮,得到最终的密文分组。1 { U F) E: N* C8 s7 K5 x
C语言实现SM4算法+ c: I) P. E4 v7 b: P
- #include <stdio.h>
- #include <string.h>
- #include "sm4.h"
-
- int main() {
- unsigned char key[16] = {0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef, 0xfe, 0xdc, 0xba, 0x98, 0x76, 0x54, 0x32, 0x10};
- unsigned char plaintext[16] = {00x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef, 0xfe, 0xdc, 0xba, 0x98, 0x76, 0x54, 0x32, 0x10};
- unsigned char ciphertext[16];
- sm4_context ctx;
- sm4_setkey_enc(&ctx, key);
- sm4_crypt_ecb(&ctx, 1, plaintext, ciphertext);
-
- printf("Plaintext: ");
- for (int i = 0; i < 16; i++) {
- printf("%02x ", plaintext[i]);
- }
- printf("\n");
-
- printf("Ciphertext: ");
- for (int i = 0; i < 16; i++) {
- printf("%02x ", ciphertext[i]);
- }
- printf("\n");
-
- return 0;
- }
在上面的代码中,我们使用了`sm4.h`头文件和`sm4.c`源文件,这些文件包含了SM4算法的实现。我们首先定义了一个16字节的密钥和明文分组,然后创建了一个SM4上下文对象`ctx`,使用`sm4_setkey_enc()`函数设置加密密钥,最后使用`sm4_crypt_ecb()`函数进行加密。加密结果保存在`ciphertext`数组中。 ( ?% c; Y1 r! D, T2 I1 n# K
C++语言实现SM4算法
* H6 L+ ~% g" E0 m* M$ }' O ^- #include <iostream>
- #include <string>
- #include "sm4.h"
-
- using namespace std;
-
- int main() {
- unsigned char key[16] = {0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef, 0xfe, 0xdc, 0xba, 0x98, 0x76, 0x54, 0x32, 0x10};
- unsigned char plaintext[16] = {0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef, 0xfe, 0xdc, 0xba, 0x98, 0x76, 0x54, 0x32, 0x10};
- unsigned char ciphertext[16];
- sm4_context ctx;
- sm4_setkey_enc(&ctx, key);
- sm4_crypt_ecb(&ctx, 1, plaintext, ciphertext);
-
- cout << "Plaintext: ";
- for (int i = 0; i < 16; i++) {
- cout << hex << setw(2) << setfill('0') << static_cast<int>(plaintext[i]) << " ";
- }
- cout << endl;
-
- cout << "Ciphertext: ";
- for (int i = 0; i < 16; i++) {
- cout << hex << setw(2) << setfill('0') << static_cast<int>(ciphertext[i]) << " ";
- }
- cout << endl;
-
- return 0;
- }
在上面的代码中,我们使用了C++的`iostream`库和`string`库,以及`sm4.h`头文件和`sm4.c`源文件。代码的实现过程与C语言版本类似,不同的是我们使用了C++的`cout`对象来输出明文和密文。我们还使用了`hex`、`setw`和`setfill`来设置输出的格式。 |
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